[材料科学]电镀及化学镀.ppt

5.1 电镀 金属还原的基本条件和可能性 （5）影响电镀层质量的基本因素 ①镀层金属的本性 ②镀液 各种成分及浓度 ③电镀规范 电流密度、波形、温度及搅拌等 ④pH值及析氢 ⑤基体金属及表面质量 ⑥前处理 精整和清理→洁净、活性的晶体表面 5.2 合金电镀 电镀合金始于1835～1845年。 20世纪20年代起还很少应用于工业。 目前230多种电镀合金体系，应用约有30余种 例：黄铜,白铜,Zn-Sn,Pb-Sn,Zn-Cd,Ni-Co Ni-Sn, Cu-Sn-Zn （1）合金共沉积的条件 ①两种金属中至少有一种金属能从其盐的水溶液中沉积出来。 ②共沉积的两种金属的沉积电位必须十分接近。 （2）实现共沉积的方法 ① 改变镀液中金属离子的浓度比 增大较活泼金属离子的浓度，使其电位正移；或降低较贵金属离子浓度，使其电位负移，使两者的电位接近。 ② 采用适当的配合剂 使平衡电位相差大的金属离子实现共沉积的最有效方法。 ③ 采用特定的添加剂 某种添加剂可能对某些金属沉积起作用，使之实现共沉积。 （3）合金电镀的特点 5.3 复合镀 5.4 电刷镀 （1）原理与特点 （2）电刷镀设备 （3）刷镀溶液 2)刷镀溶液的特性 ① 金属离子的含量较高。 ② 镀液的温度范围比较宽。 ③ 镀液的性质比较稳定。 ④ 均镀能力和深镀能力较好。 ⑤ 镀液的毒性与腐蚀性较小。 （4）刷镀工艺 （5）应用 刷镀技术设备简单，操作容易，镀层结合牢固，经济效益显著 机械行业、电力、电子、化工、纺织等部门 机械设备的维修，改善零部件的表面理化性能 沉积的厚度小于0.2 mm，采用刷镀比其它维修方法经济 5.5 化学镀（自催化镀、无电解镀） 谢谢！ 其它： 化学镀镍基合金： Ni-P，Ni-B，Ni-Cu-P，Ni-Mo-P，Ni-W-P 化学镀复合材料： Ni-金刚石，Ni-SiC，Ni-Al2O3，Ni-聚四氟乙烯 * * * 表面工程 第五章 电镀及化学镀 主要内容 5.1 电镀 5.2 合金电镀 5.3 复合镀 5.4 电刷镀 5.5 化学镀 电解：在外加直流电源的作用下，电解质的阴阳离子两极发生氧化还原反应的过程。 （1）电解与电镀 电解CuCl2溶液示意图 阴极（还原反应）: 阳极（氧化反应）: Cu2+ + 2e ＝ Cu 2Cl－－2e ＝Cl2↑ 电镀：是指利用电解原理，电解液中的金属离子还原，并沉积到零件表面形成有一定性能的金属镀层的过程。 铜的电解精炼： 粗铜 （含Zn、 Fe ） 纯铜 硫酸铜溶液 硫酸铜溶液 铜 镀件 目的: 耐蚀、耐磨、装饰、钎焊及电、磁、光学 一般为几微米到几十微米 镀铜 （2）电镀装置及原理（以镀铜为例） ②两电极： 阴极还原反应： Cu 2++2e→Cu(形成镀层) 阳极氧化反应： Cu －2e→Cu2+(阳极溶解) ①外电路：直流电源、导线 ③电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液 ④电镀的结果，硫酸铜溶液的浓度保持不变 （3）电镀液 主盐：提供金属离子，析出金属易溶于水的盐类 络合剂：镀液的重要成分。能与主盐的阳离子络合而成金属络离子。在电镀过程中，能有效地促进阴极极化作用，提高电解液的均镀能力和深镀能力，从而使镀层结晶细致光滑；对保证镀层质量和电解稳定性起重要作用。如在氰化物电镀液中用氰化物作络合剂，在无氰电镀液中用铵盐、焦磷酸盐、次氨（基）三乙酸等作络合剂。 导电盐：提高镀液的导电能力 缓冲剂：稳定pH值 阳极活化剂：促进阳极溶解的助溶阴离子 添加剂：影响金属离子在阴极析出的成分。光亮剂、整平剂、晶粒细化剂、润湿剂、应力消除剂、镀层硬化剂等 还原条件：本身的电化学性质 金属的还原电位与氢还原电位的相对大小 离子的放电顺序 阴离子： 阳离子： 与金属活动顺序相反。即 K +、Ca2+ 、Na + 、Mg2+ 、Al3+ 、 Zn2+ 、 Fe2+ Sn2+ 、Pb2+ (H+) Cu2+ 、Fe3+ 、 Hg2+ 、 Ag+. 得e能力依次增强 除Au、Pt外的金属做电极放电能力﹥阴离子。即： 失e 能力依次减弱 K 、Ca 、 Na… Cu 、 Hg 、 Ag ﹥S2－、I － 、 Br －、 Cl －、OH －、 NO3 －、SO4 2－ （4）电镀过程三个步骤 ①液相传质：金属的水合离子或络离子从溶液内部迁移到阴极表面； ②电化学还原：前置转换和电荷转移 金属离子在进行电化学还原前，其主要存在形式在阴极附近或表面发生化学转化，转变为参与电极反应的形式，该过程为前置转换； 然后金属离子